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1、平面连杆机构及其设计,内 容连杆机构及其传动特点平面四杆机构的类型和应用平面四杆机构的基本知识平面四杆机构的设计,重 点 平面四杆机构的基本类型及其演化、平面四杆机构的基本知识、平面四杆机构的设计（图解法）。,一、特点 全低副（面接触），利于润滑，故磨损小、传载大、寿命长；易加工，精度高，制造成本低等。不能精确实现复杂的运动规设计计算较复杂，惯性力不易平衡等。二、应用 实现已知运动规律；实现给定点的运动轨迹。,1 连杆机构及其传动特点,2 平面四杆机构的类型和应用,一、平面四杆机构的基本型式,二杆,最简单.,楔块机构,三杆,不可能.,+,+,铰链四杆机构,二、铰链四杆机构,连杆,连架杆,连架杆
2、,机架,连杆,连架杆,曲柄,摇杆(摆杆),整转副(周转副),摆转副,机架,三、应用实例,平行四边形机构,曲柄摇杆机构,双曲柄机构,反平行四边形机构,双摇杆机构,各种型式的四杆机构相互之间有无关系？,还有含一个移动副的四杆机构，型式多样。,1.扩大回转副,三、平面四杆机构的演化,机构演化方法,扩大回转副改变更杆件长度用移动副取代回转副变更机架等,偏心轮机构,2.改变杆件长度,正弦机构,曲柄滑块机构,3.变换机架,曲柄摇杆机构,双曲柄机构,曲柄摇杆机构,双摇杆机构,曲柄滑块机构,导杆机构,摇块机构,定块机构(直动滑杆机构),AB AC回转导杆机构,AB AC摆动导杆机构,正弦机构,双转块机构,正弦
3、机构,双移块机构,正切机构,1.平面四杆机构有曲柄的条件,f,设 AB 为曲柄,且 ad.,由 BCD:,b+cf、,b+f c、,c+f b,以 fmax=a+d，fmin=d-a 代入并整理得：,b+c a+d、b+d a+c、c+d a+b,并可得:ab、ac、ad.,（以曲柄摇杆机构为例）,曲柄存在的条件：(1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度和。(2)最短杆是连架杆或机架。,3 平面四杆机构的基本知识,一、运动特性,推论1：当Lmax+LminL(其余两杆长度之和)时最短杆是连架杆之一曲柄摇杆机构最短杆是机架 双曲柄机构最短杆是连杆 双摇杆机构推论2：当Lmax+Lmin
4、L(其余两杆长度之和)时 双摇杆机构,曲柄存在的条件：(1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和(2)最短杆是连架杆或机架,2.急回运动和行程速比系数,（以曲柄摇杆机构为例）,从动杆往复运动的平均速度不等的现象称为机构的 急回特性.,极位夹角0,对应从动杆的两个极限位置,主动件两相应位置所夹锐角.,行程速比系数,（K 1）,压力角,a,从动杆(运动输出件)受力点的力作用线与该点速度方位线所夹锐角.(不考虑摩擦),传动角,g=d,g=1800-d,压力角的余角.,(连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角),1.压力角和传动角,二、传力特性,g,g,传动不利，设计时规定 4050,通常，机构在运
5、动过程中传动角是变化的，最小值在哪？,最小传动角 min,D,d,=0 cos=1 cos min=180 cos=1 cos max,分析,min 或 max 可能最小,曲柄摇杆机构,当曲柄主动时,在曲柄与机架共线的两个位置之一,传动角最小.,应用,连杆式快速夹具,飞机起落架,2.死点位置,连杆与从动件共线的位置（=0）为死点位置。,4 平面四杆机构的设计,一、基本问题1.实现预定运动规律（函数生成机构的设计）例如：连架杆的对应位置 从动件的急回运动特性2.实现连杆给定位置（刚体导引机构的设计）3.实现预定运动轨迹（轨迹生成机构的设计）方法：解析法、作图法、实验法,二、用作图法设计四杆机构（
6、P218）,设计,确定杆长,根据四杆机构各铰链之间相对运动关系，通过作图确定未知铰链位置。,若为圆点,必能作圆通过它的相关点.反之也然:若能作圆通过它的相关点,该点即为圆点.,圆点,构件上轨迹为圆的点.,圆心点,圆点轨迹的中心.,相关点,对应构件的不同位置,构件上某个点的相应点.(点位),D,1.设计一四杆机构,实现连杆给定位置,已知活动铰点B、C中心位置，求固定铰链A、D中心位置。,B1,C1,B2,C2,四杆机构 AB1C1D 为所求.,A,实现连杆给定的三个位置,B1,C1,B2,C2,B3,C3,A,D,四杆机构 AB1C1D 为所求.,D,A,D,A,四边形 AB2C2D 四边形 A
7、B1C1D,已知固定铰链A、D中心位置，求活动铰点B、C中心位置。,实现连杆给定位置（续）,E1,F1,E2,F2,E3,F3,C,B,A,D,A,D,2.设计一四杆机构,实现连架杆预定对应位置,1）用反转法求相对位置、相对运动轨迹。,试设计铰链四杆机构,实现连架杆两对对应位置.,C1,例.已知:LAB、LAD、f10、f12、y10、y12.,铰链四杆机构 AB1C1D 为所求.,已知点(B)绕未知点(C)的转动中心(D)反转.,C1,设计铰链四杆机构,实现连架杆三对对应位置.,铰链四杆机构 AB1C1D 为所求.,3.按给定的 K 值,综合曲柄摇杆机构,1）给定 K、y、LCD,q,2q,分析.,900-q,900-q,2q,A,E,B,C,AC1=BC-AB,AC2=BC+AB,曲柄摇杆机构 ABCD 为所求.,设计.,2）给定 K、y、LCD、g.,gmin,g2 gmin,A0,分析.,设计.,gmin 须不小于 g.,4.按给定的 K、S 值,设计曲柄滑块机构,A,D,B,C,若给定 K、S、e.,5.实现点的轨迹,实验法、图谱法、解析法.,平面四杆机构,最多能精确实现九个给定的轨迹点.,孟宪源:现代机构手册李学荣:连杆曲线图谱,结束,
